Wasserstoff für die Mitochondrien
Obwohl das primäre molekulare Ziel für ergänzenden Wasserstoff derzeit unbekannt ist, könnte molekularer Wasserstoff als Antioxidans wirken, als Signalmolekül und Agent zur Pufferung. Durch seine selektiven antioxidativen Eigenschaften zeigt Wasserstoff entzündungshemmende antiallergische und anti-apoptotische (verhindert den Zelltod) Wirkungen, die sich als einzigartiges Zellschutzmittel herausstellen. Aufgrund seiner geringen Größe wurde vermutet, dass molekularer Wasserstoff schnell in biologische Membranen eindringt und subzelluläre Organelle wie Mitochondrien erreicht.
Da Mitochondrien, als neues therapeutisches Ziel für Wasserstoff erkannt werden, ist eine effektive und sichere Anwendung von Wasserstoff, ein therapeutisches Ziel. Vorläufige Studien zeigten, dass molekularer Wasserstoff die Pathologie von mitochondrialen Erkrankungen verbessert.
Transport von Wasserstoff zu Mitochondrien: Probleme und Möglichkeiten
Molekularer Wasserstoff ist das einfachste, leichteste und am häufigsten vorkommende Molekül im Universum.
Es ist klein und die physikalische Größe (z. B. Bindungslänge von 0,74 Angström) ermöglicht, dass molekularer Wasserstoff passiv durch Membranen einem Konzentrationsgradienten folgend diffundiert. Passive Diffusion von molekularem Wasserstoff durch zelluläre Doppelschichtmembranen wurden in Bakterien beschrieben, wo fermentative Bakterien Wasserstoff produzieren währenddessen hydrogenotrophE Bakterien Wasserstoff als Teil ihres Stoffwechsels verbrauchen. Dieser nicht selektive Prozess des Wasserstofftransports scheint für die meisten Biomembranen, einschließlich der Mitochondrien, plausibel, wurde jedoch bisher in ergänzenden Studien mit Wasserstoff nicht bestätigt. Eine vorläufige Studie mit Inhalation von Wasserstoff bei intubierten Ratten zeigt einen sofortigen Anstieg des intramyocardialen Wasserstoffspiegels, was auf einen schnellen Transport von Wasserstoff in die Zelle und vielleicht Mitochondrien hindeutet. Ein weiterer Faktor, der die mitochondriale Wasserstoffnutzung beeinflussen kann, ist der Konzentrationsgradient zwischen dem Cytosol und der Mitochondrienmatrix. Da die Zelle keinen molekularen Wasserstoff produziert, hat der Gradient einen hoher Wert. Ein Konzentrationsgradient über die Membranen ist zu Beginn der Wasserstoffanwendung unvermeidlich. Der Unterschied der Wasserstoffkonzentration in der Zirkulation und in der Zelle und weiter zu den Mitochondrien, könnte die Wasserstoffabgabe an die Organelle erleichtern. Der Nettotransport von molekularem Wasserstoff in die Mitochondrienmatrix kann auch von anderen Faktoren abhängen.